龚少南 滕勤 马标

（1.合肥工业大学，合肥 230009；2.江淮汽车股份有限公司技术中心，合肥 230601）

主题词：汽油机颗粒捕集器 面向控制的温度模型 分项反应热 综合反应热

1 前言

汽油直喷（Gasoline Direct Injection，GDI）技术为发动机带来更好的经济性和动力性。然而，GDI 发动机油-气混合时间过短和燃油湿壁导致的燃烧不完全问题将会增加颗粒物的排放量[1-2]，仅凭机内净化技术难以达到比国家第六阶段机动车污染物排放标准对颗粒物质量（Particulate Mass，PM）和颗粒物数量（Particulate Number，PN）的限值更高的要求，因此，采用汽油机颗粒捕集器（Gasoline Particulate Filter，GPF）是多数汽车厂商考虑的一项重要技术。

GPF壁面上碳烟颗粒随使用时间而不断累积，尤其是在发动机冷起动、大负荷、催化器预热阶段或单次喷油量过多等情况下，碳烟载荷迅速增加[3-4]，这会引起排气背压升高，造成发动机动力性和经济性恶化[5]，为此，需要通过再生方式恢复其过滤效能。鉴于GPF 被动再生只在特殊工况下进行，无法氧化全部碳烟颗粒[6]，必须进行周期性主动再生。然而，长时间的主动再生状态将使GPF 内部持续高温，不仅影响过滤效率，还会导致载体开裂或融化，使GPF 失效或损坏。为此，必须根据GPF 内部温度设定保护机制，必要时限制碳烟燃烧。GPF 内部温度无法直接测量，在控制策略中通常借助GPF入口温度传感器的测量值和温度模型进行估计。

目前，GPF 温升预测模型的建模方法可分为3 类：一是基于质量、能量平衡原理描述GPF内流体热力学特性[7]，但由于利用偏微分方程和散度方程求解温度变化过于复杂且计算量较大，不便于在电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）中实现；……